(57)【要約】【課題】第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正する。【解決手段】第２光記録媒体（ＤＶＤ）２を記録又は再生する場合には、第２レーザー光Ｌ２の発散光束を凹レンズ１８Ａと凸レンズ１８Ｂと凹レンズ１８Ｃとを貼り合わせて形成した色収差補正素子１８に入射させ、この色収差補正素子１８から弱く収束した第２レーザー光Ｌ２を出射させている。この後、第２レーザー光Ｌ２の弱い収束光束を回折光学素子２０の下面２０ｂから入射させて、上面２０ａの内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１で対物レンズ２１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口制限させると共に、内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１で第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差を補正した回折光を対物レンズ２１の面２１ａに入射させている。【選択図】図７
2005353209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、
前記第１レーザー光源から出射した前記第１レーザー光を平行光束に形成する第１レンズと、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、
前記第２レーザー光源から出射した前記第２レーザー光を発散光束に形成する第２レンズと、
前記第１レーザー光の平行光束と前記第２レーザー光の発散光束とを分離するレーザー光分離手段と、
凹状及び／又は凸状の屈折面を有する２枚以上のレンズが組み合わせて構成されており、前記レーザー光分離手段を通過した後に選択的に入射された前記第１レーザー光の平行光束又は前記第２レーザー光の発散光束を透過して、前記第１，第２レーザー光に対して色収差を補正する色収差補正素子と、
前記色収差補正素子を透過した前記第１，第２レーザー光に対して前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正する回折光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する各面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されており、前記回折光学素子を透過した前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズとを少なくとも備えたことを特徴する光ピックアップ装置。
【請求項２】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、
前記第１レーザー光源から出射した前記第１レーザー光を平行光束に形成する第１レンズと、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、
前記第２レーザー光源から出射した前記第２レーザー光を発散光束に形成する第２レンズと、
前記第１レーザー光の平行光束と前記第２レーザー光の発散光束とを分離するレーザー光分離手段と、
前記第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λとして一方の面に回折パターン部が内周から外周に向かって同心円状に形成されて、前記回折パターン部の全体高さが前記設計波長の略３×λ倍で、且つ、前記第２レーザー光の基準波長λ２の略２×（λ２）倍に設定されていると共に、他方の面に屈折面が形成されており、前記レーザー光分離手段を通過して選択的に入射された前記第１レーザー光の平行光束又は前記第２レーザー光の発散光束を透過して前記第１，第２レーザー光に対して色収差を補正する色収差補正素子と、
前記色収差補正素子を透過した前記第１，第２レーザー光に対して前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正する回折光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する各面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されており、前記回折光学素子を透過した前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズとを少なくとも備えたことを特徴する光ピックアップ装置。
【請求項３】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、
前記第１レーザー光源から出射した前記第１レーザー光を平行光束に形成する第１レンズと、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、
前記第２レーザー光源から出射した前記第２レーザー光を収束光束に形成する第２レンズと、
前記第１レーザー光の平行光束と前記第２レーザー光の収束光束とを分離するレーザー光分離手段と、
前記第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λとして一方の面に回折パターン部が内周から外周に向かって同心円状に形成されて、前記回折パターン部の全体高さが前記設計波長の略２×λ倍で、且つ、前記第２レーザー光の基準波長λ２の略１×（λ２）倍に設定されていると共に、他方の面に屈折面が形成されており、前記レーザー光分離手段を通過して選択的に入射された前記第１レーザー光の平行光束又は前記第２レーザー光の収束光束を透過して前記第１，第２レーザー光に対して色収差を補正する色収差補正素子と、
前記色収差補正素子を透過した前記第１，第２レーザー光に対して前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正する回折光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する各面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されており、前記回折光学素子を透過した前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズとを少なくとも備えたことを特徴する光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長が異なる第１，第２レーザー光により基板厚さが異なる第１，第２光記録媒体を選択的に記録又は再生する際に、第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる収差を補正するために色収差補正素子及び回折光学素子並びに一つの対物レンズを少なくとも備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、円盤状の光ディスクやカード状の光カードなどの光記録媒体は、映像情報とか音声情報やコンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、且つ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。
【０００３】
この種の光記録媒体となる光ディスクとして例えばＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などは既に市販されているが、最近になって光ディスクに対してより一層高密度化を図るために、ＤＶＤよりも情報信号を超高密度に記録又は再生できるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの開発が盛んに行われている。
【０００４】
上記したＤＶＤは、波長が６５０ｎｍ前後のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．６程度の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略０．６ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を記録又は再生している。この際、ＤＶＤの記録容量はディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で４．７ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００５】
一方、上記したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃは、波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．７５以上の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略０．１ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を記録又は再生できるように開発が進められている。この際、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの記録容量はディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で２５ＧＢ（ギガバイト）前後である。
【０００６】
ところで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの開発が進むにつれて、一つの対物レンズを用いて記録密度が超高密度であるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃと、このＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃよりも記録密度が低いＤＶＤとを下位互換性を確保して記録又は再生できる光ピックアップ装置が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
更に、一般的な光ディスクに対して色収差を補正できる光ピックアップ装置も開発されている（例えば、特許文献２及び特許文献３）。
【特許文献１】特開２００２−２３６２５３号公報（第５７−５８頁、第３１図）
【特許文献２】特開平６−２５００８１号公報（第４頁、第３図）
【特許文献３】特開２００３−１６７１９０号公報（第８−９頁、第１図、第２図）。
【０００８】
図２４は従来例１の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図、
図２５は従来例２の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図、
図２６は従来例３の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図、
図２７（ａ），（ｂ）は従来例３の光ピックアップ装置において、色収差補正用光学素子を拡大して示した断面図，下面図である。
【０００９】
まず、図２４に示した従来例１の光ピックアップ装置１１０は、上記した特許文献１（特開２００２−２３６２５３号公報）に開示されているものであり、特許文献１を参照して簡略に説明すると、従来例１の光ピックアップ装置１１０では、透明基板の厚さが０．１ｍｍである第１光ディスク（例えば青色レーザー使用の次世代高密度光ディスク）１０１と、透明基板の厚さが０．６ｍｍである第２光ディスク（例えばＤＶＤ）１０２とが選択的に適用可能に構成されている。
【００１０】
上記した従来例１の光ピックアップ装置１１０内には、第１光ディスク（例えば次世代高密度光ディスク）１０１に対応して波長が４００ｎｍ程度の第１レーザー光（青色レーザー光）を出射する第１半導体レーザー１１１と、第２光ディスク（例えばＤＶＤ）１０２に対応して波長が６５０ｎｍ程度の第２レーザー光（赤色レーザー光）を出射する第２半導体レーザー１１２と、第１，第２ビームスプリッタ１１３，１１４と、１次元アクチュエータ１１５によって光軸方向に移動可能なコリメータ１１６と、１／４波長板１１７と、絞り１１８と、２次元アクチュエータ１１９によって第１，第２レーザー光を第１，第２光ディスク１０１，１０２上に結像するために開口数ＮＡが０．７以上で少なくとも１面上に不図示の回折輪帯レンズが形成された対物レンズ１２０と、第１，第２光ディスク１０１，１０２からの戻り光を検出するためのシリンドリカルレンズ１２１及び光検出器１２２とを備えている。
【００１１】
そして、第１，第２半導体レーザー１１１，１１２から出射した各発散光束は、２個の第１，第２ビームスプリッタ１１３，１１４，コリメータ１１６，１／４波長板１１７，絞り１１８を介して、第１，第２光ディスク１０１，１０２の情報記録面１０１ａ，１０２ａ上にそれぞれ選択的に集光され、各スポットを形成する。
【００１２】
この際、第１，第２光ディスク１０１，１０２の基板厚さに誤差がある場合とか、第１，第２半導体レーザー１１１，１１２の製造誤差により各発振波長に誤差がある場合とか、集光光学系を構成するレンズに厚さ誤差がある場合に発生する球面収差をコリメータ１１６の移動により補正している。
【００１３】
更に、対物レンズ１２０は、第１半導体レーザー１１１からの光束に対して像側開口数ＮＡ１内で回折限界内となるように集光させるので、超高密度な第１光ディスク１０１を再生でき、一方、第２半導体レーザー１１２からの光束に対して像側開口数ＮＡ２内で回折限界内となるように集光させるので、高密度な第２光ディスク１０２を再生できる。
【００１４】
また、第２半導体レーザー１１２からの光束を第２光ディスク１０２の情報記録面１０２ａ上に集光させる際、対物レンズ１２０の少なくとも１面上に形成された回折輪帯レンズの作用により、像側開口数ＮＡ１から像側開口数ＮＡ２の領域を通過する光束をフレア成分とするので、第２半導体レーザー１１２からの光束を、像側開口数ＮＡ１で決定される絞り１１８をすべて通過させても、像側開口数ＮＡ１から像側開口数ＮＡ２の領域を通過する光束は第２光ディスク１０２の情報記録面１０２ａ上にスポットを結ばないため、像側開口数ＮＡ１と像側開口数ＮＡ２との開口切り替え手段を設ける必要がないように構成されている。
【００１５】
次に、図２５に示した従来例２の光ピックアップ装置２１０は、上記した特許文献２（特開平６−２５００８１号公報）に開示されているものであり、特許文献２を参照して簡略に説明すると、従来例２の光ピックアップ装置２１０では、正レンズ２１１Ａと負レンズ２１１Ｂとからなる色収差補正素子２１１と、対物レンズ２１２とで構成されており、色収差補正素子２１１中の正レンズ２１１Ａと負レンズ２１１Ｂとの貼り合わせ面を非球面に形成することで、色収差補正素子２１１により光ディスク２０１に対して不図示のレーザー光の波長変化による球面収差を補正することができるようになっている。
【００１６】
次に、図２６に示した従来例３の光ピックアップ装置３１０は、上記した特許文献３（特開２００３−１６７１９０号公報）に開示されているものであり、特許文献３を参照して簡略に説明すると、この従来例３の光ピックアップ装置３１０は、超高密度記録用の光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）３０１が適用可能に構成されている。
【００１７】
光ピックアップ装置３１０内には、超高密度記録用の光ディスク３０１に対応して波長が４００ｎｍ程度のレーザー光（青色レーザー光）を出射する半導体レーザー３１１と、ビームスプリッタ３１２と、コリメータレンズ３１３と、１／４波長板３１４と、色収差補正用光学素子３１５と、絞り３１６と、２次元アクチュエータ３１７によってフォーカス制御及びトラッキング制御され且つ開口数ＮＡが０．７以上で少なくとも１面が非球面に形成された対物レンズ３１８と、光ディスク３０１からの戻り光を検出するためのシリンドリカルレンズ３１９及び光検出器３２０とを備えている。
【００１８】
ここで、上記した色収差補正用光学素子３１５は、図２７（ａ），（ｂ）に拡大して示した如く、半導体レーザ３１１（図２６）側の下面３１５ａに略同心円状の回折パターン３１５ａ１が設けられており、且つ、対物レンズ３１８（図２６）側の上面３１５ｂに負屈折力を有する凹面が形成されており、回折パターンの回折パワーと凹面の屈折パワーの絶対値を等しく設定することで色収差補正用光学素子３１５の全系のパワーが０とされている。
【００１９】
この色収差補正用光学素子３１５の回折パターン３１５ａ１により、半導体レーザ３１１の発振波長に対して、対物レンズ３１８とは、逆符号で、かつその絶対値が略一致した軸上色収差を発生する。そのため、半導体レーザ３１１から出射された光束は、色収差補正用光学素子３１５及び対物レンズ３１８を経ることによってほとんど軸上色収差なく光ディスク３０１の情報記録面３０１ａ上に集光することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところで、上記した従来例１の光ピックアップ装置１１０では、開口数ＮＡが０．７以上で少なくとも１面上に回折輪帯レンズが形成された対物レンズ１２０によって、透明基板の厚さが０．１ｍｍである第１光ディスク１０１と、透明基板の厚さが０．６ｍｍである第２光ディスク１０２とを選択的に適用可能に構成されているものの、対物レンズ１２０の少なくとも１面上に形成した回折輪帯レンズはピッチが狭くなり、対物レンズ１２０の加工が困難であり、レンズ性能に悪影響を及ぼす危険性がある。
【００２１】
また、上記した従来例２の光ピックアップ装置２１０では、色収差補正素子２１１に不図示のレーザー光の波長変化による球面収差を補正する機能を持たせているものの、この色収差補正素子２１１は正レンズ２１１Ａと負レンズ２１１Ｂの貼り合わせ面が非球面であるために、色収差補正素子２１１を製造することが極めて難しい。更に、従来例２の光ピックアップ装置２１０では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃとＤＶＤ（図示せず）とを下位互換性を確保して記録又は再生することに対して考慮されていない。
【００２２】
また、上記した従来例３の光ピックアップ装置３１０では、色収差補正用光学素子３１５の回折パターン３１５ａ１により超高密度記録用の光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）３０１に対して軸上色収差なく記録又は再生できるものの、ここでも超高密度記録用の光ディスク３０１よりも記録密度が低いＤＶＤを下位互換性を確保して記録又は再生することに対して考慮されていない。
【００２３】
即ち、上記した色収差補正用光学素子３１５は、基準波長と大きく異なる波長には対応していないので、色収差補正用光学素子３１５にＤＶＤ用として波長が６５０ｎｍ程度のレーザー光を入射すると、強い収束光を出射してしまい、対物レンズ３１８で大きな球面収差が発生するので、不図示のＤＶＤ上で良好な光スポットを結ぶことができず、ＤＶＤの記録再生ができない。従って、超高密度記録用の光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）３０１とＤＶＤの互換タイプの光ピックアップ装置に使用することはできない。
【００２４】
この際、仮に、超高密度記録用の光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）３０１とＤＶＤの互換タイプの光ピックアップ装置に構成した場合に、色収差補正用光学素子３１５を対物レンズ３１８から離れた位置でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの光路系のみに挿入する構成が考えられるものの、色収差補正用光学素子３１５を対物レンズ３１８から離れた位置に挿入すると、トラッキングに伴う対物レンズ３１８のシフトにより、横方向の色収差（倍率色収差）が発生するので、この構成は好ましくない。
【００２５】
そこで、一つの対物レンズを用いて記録密度が超高密度である第１光記録媒体（例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）と、この第１光記録媒体よりも記録密度が低い第２光記録媒体（例えば、ＤＶＤ）とを下位互換性を確保して記録又は再生でき、第１光記録媒体用及び第２光記録媒体用の各レーザー光に対して波長変化が生じた場合に球面収差の変動が少なく、且つ、第１光記録媒体及び第２光記録媒体に対して色収差の増大を防ぐことができる光ピックアップ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
請求項１記載の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、
前記第１レーザー光源から出射した前記第１レーザー光を平行光束に形成する第１レンズと、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、
前記第２レーザー光源から出射した前記第２レーザー光を発散光束に形成する第２レンズと、
前記第１レーザー光の平行光束と前記第２レーザー光の発散光束とを分離するレーザー光分離手段と、
凹状及び／又は凸状の屈折面を有する２枚以上のレンズが組み合わせて構成されており、前記レーザー光分離手段を通過した後に選択的に入射された前記第１レーザー光の平行光束又は前記第２レーザー光の発散光束を透過して前記第１，第２レーザー光に対して色収差を補正する色収差補正素子と、
前記色収差補正素子を透過した前記第１，第２レーザー光に対して前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正する回折光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する各面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されており、前記回折光学素子を透過した前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズとを少なくとも備えたことを特徴する光ピックアップ装置である。
【００２７】
また、請求項２記載の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、
前記第１レーザー光源から出射した前記第１レーザー光を平行光束に形成する第１レンズと、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、
前記第２レーザー光源から出射した前記第２レーザー光を発散光束に形成する第２レンズと、
前記第１レーザー光の平行光束と前記第２レーザー光の発散光束とを分離するレーザー光分離手段と、
前記第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λとして一方の面に回折パターン部が内周から外周に向かって同心円状に形成されて、前記回折パターン部の全体高さが前記設計波長の略３×λ倍で、且つ、前記第２レーザー光の基準波長λ２の略２×（λ２）倍に設定されていると共に、他方の面に屈折面が形成されており、前記レーザー光分離手段を通過して選択的に入射された前記第１レーザー光の平行光束又は前記第２レーザー光の発散光束を透過して前記第１，第２レーザー光に対して色収差を補正する色収差補正素子と、
前記色収差補正素子を透過した前記第１，第２レーザー光に対して前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正する回折光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する各面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されており、前記回折光学素子を透過した前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズとを少なくとも備えたことを特徴する光ピックアップ装置である。
【００２８】
また、請求項３記載の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、
前記第１レーザー光源から出射した前記第１レーザー光を平行光束に形成する第１レンズと、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、
前記第２レーザー光源から出射した前記第２レーザー光を収束光束に形成する第２レンズと、
前記第１レーザー光の平行光束と前記第２レーザー光の収束光束とを分離するレーザー光分離手段と、
前記第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λとして一方の面に回折パターン部が内周から外周に向かって同心円状に形成されて、前記回折パターン部の全体高さが前記設計波長の略２×λ倍で、且つ、前記第２レーザー光の基準波長λ２の略１×（λ２）倍に設定されていると共に、他方の面に屈折面が形成されており、前記レーザー光分離手段を通過して選択的に入射された前記第１レーザー光の平行光束又は前記第２レーザー光の収束光束を透過して前記第１，第２レーザー光に対して色収差を補正する色収差補正素子と、
前記色収差補正素子を透過した前記第１，第２レーザー光に対して前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正する回折光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する各面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されており、前記回折光学素子を透過した前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズとを少なくとも備えたことを特徴する光ピックアップ装置である。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１記載の光ピックアップ装置によると、色収差補正素子は凹状及び／又は凸状の屈折面を有する２枚以上のレンズが組み合わせて構成されており、第１光記録媒体を記録又は再生する場合には第１レーザー光の平行光束を色収差補正素子に入射させ、一方、第２光記録媒体を記録又は再生する場合には第２レーザー光の発散光束を色収差補正素子に入射させ、且つ、色収差補正素子を透過した第１，第２レーザー光を回折光学素子及び対物レンズを通して第１，第２光記録媒体の各信号面上に照射しているので、第１光記録媒体の信号面上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られると共に、とくに、第２光記録媒体に対して第２レーザー光の発散光束が色収差補正素子で弱い収束光束となって回折光学素子及び対物レンズに入射されるので、第２レーザー光の平行光束を仮に色収差補正素子に入射させた場合に生じる強い収束光束にはならず、回折光学素子によって基板厚さの異なりによる球面収差を良好に補正し、これにより第２光記録媒体の信号面上でも色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【００３０】
また、請求項２記載の光ピックアップ装置によると、色収差補正素子は第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λとして一方の面に回折パターン部が内周から外周に向かって同心円状に形成されて、回折パターン部の全体高さが設計波長の略３×λ倍で、且つ、第２レーザー光の基準波長λ２の略２×（λ２）倍に設定されていると共に、他方の面に屈折面が形成されており、第１光記録媒体を記録又は再生する場合には第１レーザー光の平行光束を色収差補正素子に入射させ、一方、第２光記録媒体を記録又は再生する場合には第２レーザー光の発散光束を色収差補正素子に入射させ、且つ、色収差補正素子を透過した第１，第２レーザー光を回折光学素子及び対物レンズを通して第１，第２光記録媒体の各信号面上に照射しているので、第１光記録媒体の信号面上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られると共に、とくに、第２光記録媒体に対して第２レーザー光の発散光束が色収差補正素子で概ね平行にされた回折光となって回折光学素子及び対物レンズに入射されるので、第２レーザー光の平行光束を仮に色収差補正素子に入射させた場合に生じる強い収束光束にはならず、回折光学素子によって基板厚さの異なりによる球面収差を良好に補正し、これにより第２光記録媒体の信号面上でも色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【００３１】
また、請求項３記載の光ピックアップ装置によると、色収差補正素子は第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λとして一方の面に回折パターン部が内周から外周に向かって同心円状に形成されて、回折パターン部の全体高さが設計波長の略２×λ倍で、且つ、第２レーザー光の基準波長λ２の略１×（λ２）倍に設定されていると共に、他方の面に屈折面が形成されており、第１光記録媒体を記録又は再生する場合には第１レーザー光の平行光束を色収差補正素子に入射させ、一方、第２光記録媒体を記録又は再生する場合には第２レーザー光の収束光束を色収差補正素子に入射させ、且つ、色収差補正素子を透過した第１，第２レーザー光を回折光学素子及び対物レンズを通して第１，第２光記録媒体の各信号面上に照射しているので、第１光記録媒体の信号面上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られると共に、とくに、第２光記録媒体に対して第２レーザー光の収束光束が色収差補正素子で概ね平行にされた回折光となって回折光学素子及び対物レンズに入射されるので、第２レーザー光の平行光束を仮に色収差補正素子に入射させた場合に生じる強い発散光束にはならず、回折光学素子によって基板厚さの異なりによる球面収差を良好に補正し、これにより第２光記録媒体の信号面上でも色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を図１乃至図２３を参照して実施例１，実施例２，実施例３の順に詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置の全体構成を示した図、
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、回折光学素子を説明するための断面図，Ｘ部拡大図、
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第２レーザー光源と第２凸レンズとの位置関係により、第２凸レンズからの出射光の状態をそれぞれ説明するための図である。
【００３４】
図１に示した如く、本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置１０Ａは、基準波長λ１が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１により情報信号を基板厚さが薄い信号面１ｂに超高密度に記録又は再生する第１光記録媒体１と、基準波長λ２が第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１より長く６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２により情報信号を前記した第１光記録媒体１の信号面１ｂよりも基板厚さが厚い信号面２ｂに高密度に記録又は再生する第２光記録媒体２と、第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２のいずれかが入射するレーザービーム入射面を共通化し且つ第１，第２光記録媒体１，２の各信号面１ｂ，２ｂを組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に適用可能に開発したものである。
【００３５】
尚、ここでの図示を省略するものの、第１，第２光記録媒体１，２の各信号面１ｂ，２ｂを組み合わせた組み合わせ型光記録媒体は合計のディスク基板厚さが略１．２ｍｍに形成されるものであるが、以下の説明では第１，第２光記録媒体１，２の個々について詳述し、組み合わせ型光記録媒体の場合はその応用であるので説明を省略する。
【００３６】
また、以下の説明では、第１，第２光記録媒体１，２として、円盤状の光ディスクに適用した場合について説明するが、これに限ることなく、カード状の光記録媒体であっても良い。
【００３７】
そして、上記した第１，第２光記録媒体１，２は、光ディスク駆動装置５内に回転自在に設けたスピンドルモータ６の軸に固着したターンテーブル７上に選択的に装着されるようになっている。
【００３８】
ここで、上記した第１光記録媒体となる例えばＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１は、次世代光ディスク規格に基づいてレーザービーム入射面１ａと信号面１ｂとの間のディスク基板厚さｔ１が略０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍに薄く設定されて、この上に補強板（図示せず）を貼り合せて合計厚さが厚く形成されており、この合計厚さは例えば略１．２ｍｍである。尚、以下の説明では、第１光記録媒体をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１と記す。
【００３９】
また、上記した第２光記録媒体となるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）２は、ＤＶＤ規格に基づいてレーザービーム入射面２ａと信号面２ｂとの間のディスク基板厚さｔ２がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１よりも厚く０．６ｍｍに設定されて、この上に補強板（図示せず）を貼り合せて合計厚さが略１．２ｍｍに形成されている。尚、以下の説明では、第２光記録媒体をＤＶＤ２と記す。
【００４０】
尚、この実施例では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２の各ディスク基板厚さｔ１，ｔ２が、例えば０．１ｍｍ，０．６ｍｍにそれぞれ設定されているものとする。
【００４１】
また、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａ又はＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａの下方には、本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置１０ＡがＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１又はＤＶＤ２の径方向に移動自在に設けられている。
【００４２】
上記した光ピックアップ装置１０Ａ内には、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応して基準波長λ１が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１を出射するための第１レーザー光源（以下、青色半導体レーザーと記す）１１と、ＤＶＤ２に対応して基準波長λ２が６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２を出射するためにＤＶＤ用集積デバイス３０内の第２レーザー光源（以下、赤色半導体レーザーと記す）３１とが設けられている。
【００４３】
尚、この実施例では、青色半導体レーザー１１から出射される第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１は例えば４０８ｎｍに設定され、また、赤色半導体レーザー３１から出射される第２レーザー光Ｌ２の基準波長λ２は例えば６５０ｎｍに設定されているものとする。
【００４４】
まず、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応する青色半導体レーザー１１側について説明すると、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１は直線偏光の発散光束であり、この発散光束が回折格子（グレーティング）１２に入射され、この回折格子１２内に形成された凹凸状格子（図示せず）のピッチと傾斜の角度に応じて０次回折光と±１次回折光とからなる３本のビーム（以下、３ビームと記す）に分離された後に、３ビームが偏光ビームスプリッタ１３に入射される。
【００４５】
尚、この実施例では、回折格子１２により３ビームを生成しているが、回折格子１２を設けない構成もあり、この場合には青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１を１ビームのままで偏光ビームスプリッタ１３に直接入射させれば良い。
【００４６】
上記した偏光ビームスプリッタ１３は、回折格子１２からの３ビームを透過させ、且つ、後述するＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１からの反射光を反射させて略９０°方向を転じさせるために偏光性を有する半透過反射誘電体多層膜１３ａが膜付けされている。
【００４７】
この後、偏光ビームスプリッタ１３内の半透過反射誘電体多層膜１３ａを透過した第１レーザー光Ｌ１による３ビームは、互いに対向する屈折面が凸状に形成された第１レンズ（以下、第１凸レンズと記す）１４で平行光束に形成されて、球面収差補正手段１５に入射される。
【００４８】
上記した球面収差補正手段１５は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のディスク基板厚さｔ１のバラツキとか、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１の波長誤差などに伴って青色半導体レーザー１１とＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂとの間に配置された光学系によって発生する球面収差を補正するためにＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１側のみに設けられているものであり、青色半導体レーザー１１側に設けた凹レンズ（負レンズ）１５Ａと、後述の対物レンズ２１側に設けた凸レンズ（正レンズ）１５Ｂと、凸レンズ１５Ｂを光軸方向に沿って変位させるアクチュエータ１５Ｃとから構成されている。そして、凸レンズ１５Ｂをアクチュエータ１５Ｃによって凹レンズ１５Ａに対して光軸方向に変位させ、凹レンズ１５Ａと凸レンズ１５Ｂとの間隔を制御して、後述する対物レンズ２１に入射する３ビームの平行度を調整して、対物レンズ２１の倍率誤差による球面収差を発生させて他の球面収差と相殺することで球面収差が零になるように補正するものである。尚、凹レンズ（負レンズ）１５Ａを凸レンズ１５Ｂに対して光軸方向に変位させる方法でも良い。
【００４９】
尚、球面収差補正手段として、この実施例では凹レンズ１５Ａと凸レンズ１５Ｂとアクチュエータ１５Ｃとの組み合わせを用いたが、これに代えて液晶素子などを用いた波面変調素子を適用することも可能である。
【００５０】
この後、球面収差補正手段１５を通った第１レーザー光Ｌ１による３ビームは、波長板１６を透過する際に、第１レーザー光Ｌ１による３ビームに対して、波長板の進相軸と遅相軸に対応する偏光成分に、略１／４波長（９０°）の位相差を与えて円偏光に変換した後に、ダイクロイックプリズム１７を透過する。
【００５１】
上記したダイクロイックプリズム１７は、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１の平行光束を透過させる一方、後述するように赤色半導体レーザー３１から出射した第２レーザー光Ｌ２の発散光束に対して反射させて略９０°方向を転じさせるために波長選択性を有するダイクロイック膜１７ａが膜付けされている。従って、実施例１におけるダイクロイックプリズム１７は、第１レーザー光Ｌ１の平行光束と、第２レーザー光Ｌ２の発散光束とを分離するレーザー光分離手段として機能している。
【００５２】
この後、ダイクロイックプリズム１７内のダイクロイック膜１７ａを透過した第１レーザー光Ｌ１による３ビームは、平行光束の状態で色収差補正素子１８に入射する。
【００５３】
上記した色収差補正素子１８は、実施例１の要部を構成する部材であり、一方の面が平坦面で他方の面が凹球面に形成された凹レンズ１８Ａと、両面共に凸球面に形成された凸レンズ１８Ｂと、一方の面が凹球面で他方の面が平坦面に形成された凹レンズ１８Ｃとを貼り合わせて形成されており、第１レーザー光Ｌ１及び第２レーザー光Ｌ２に対して色収差を補正する機能を有している。この際、色収差補正素子１８の凹レンズ１８Ａ及び凸レンズ１８Ｂ並びに凹レンズ１８Ｃは、各レンズ１８Ａ〜１８Ｃの各屈折面が第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１と同じ値（４０８ｎｍ）の波長を設計波長λとして最適化され、且つ、各レンズ１８Ａ〜１８Ｃの貼り合わせ面は球面に形成されている。
【００５４】
尚、実施例１では３枚のレンズ１８Ａ〜１８Ｃを組み合わせたものを用いているが、これに限ることなく、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λとして最適化された凹状及び／又は凸状の屈折面を有する２枚以上のレンズが組み合わせて構成されたものであれば良い。尚更に、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１が４０８ｎｍであれば色収差が発生しないために、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して色収差を仮に測定する場合には、第１レーザー光Ｌ１の波長が例えば４１１ｎｍである青色半導体レーザー１１を用いて測定すれば良い。
【００５５】
この後、色収差補正素子１８を通過した第１レーザー光Ｌ１による３ビームは、レンズホルダ１９内の下方部位に取り付けた回折光学素子２０を平行光束のままで直進してレンズホルダ１９内の上方部位に取り付けた対物レンズ２１に入射し、この対物レンズ２１で絞り込んだ第１レーザービーム（３ビーム）がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射して信号面１ｂに集光される。
【００５６】
上記した回折光学素子２０は、図２（ａ），（ｂ）に拡大して示した如く、光透過性を有する透明なＢＫ−７（ホウケイ酸クラウンガラス）とか、石英基板とか、透明樹脂などを用いて一体的に形成されており、この実施例１の回折光学素子２０ではＢＫ−７を用いて対物レンズ２１の瞳径相当の外径（φＤ１）に形成されている。
【００５７】
また、回折光学素子２０は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とＤＶＤ２との基板厚さの異なりによって生じる球面収差の補正に対応して、対物レンズ２１（図１）と対向する上面（一方の面）２０ａ側で光軸が通る中心点“０”を中心にして所定の内周領域径φＤ２内に内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１が同心円状（リング状，輪帯状）に形成され、且つ、この内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１より外側で少なくとも所定の外周領域径φＤ１内に外周側階段状回折パターン部２０ａ２が同心円状（リング状，輪帯状）に形成されており、内周側凹凸状回折パターン２０ａ１でＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が補正でき、且つ、外周側階段状回折パターン部２０ａ２でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１の波長のバラツキに対して球面収差に関する補正ができるようになっている。
【００５８】
また、回折光学素子２０は、色収差補正素子１８（図１）と対向する下面（他方の面）２０ｂが平坦に形成されている。
【００５９】
より具体的に説明すると、まず、回折光学素子２０の内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１は、第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ２１への開口数（ＮＡ）が０．６相当となるように所定の内周領域径φＤ２に設定されており、且つ、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１と同じ値（４０８ｎｍ）の波長を設計波長λとして、内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１中で凹部に対して凸部の高さが設計波長λの略１λ倍に設定され、且つ、凹凸部が複数繰り返して外周側に向かって径方向のピッチを徐々に変化させながら同心円状（リング状，輪帯状）に形成されている。
【００６０】
上記から、回折光学素子２０の内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１は、凹部に対して凸部の高さを略１λに設定したことによりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１に対しては何等の作用もしない０次光回折光が通過する一方、ＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２に対して回折させた１次回折光により球面収差を補正するようになっている。
【００６１】
また、回折光学素子２０の外周領域に形成した外周側階段状回折パターン部２０ａ２は、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１と同じ値（４０８ｎｍ）の波長を設計波長λとして、中心点“０”側に向かって形成された複数段の階段が段差高さを設計波長λの略ｍ（但し、ｍは０を含まない自然数）λ倍に設定されていると共に、外周側階段状回折パターン部２０ａ２は内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１よりも上方に向かうように階段が上昇して外周領域径φＤ１の外側まで形成されている。
【００６２】
この際、内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１と外周側階段状回折パターン部２０ａ２との接続は、例えば３λだけ高さを違えて接続されており、設計波長λの略ｍλ倍の波長では、実質的に回折光学素子２０の外周側階段状回折パターン部２０ａ２を透過した基準波長λ１が４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して波面は変化が生じず、第１レーザー光Ｌ１の波長が変化した場合は、位相構造に応じた波面変化が生じるが、波面誤差によって対物レンズ２１の作るスポットへの影響は、輪帯構造がかなり細かいため、高次成分の収差と見なすことができるため、ほとんど生じず、無視することができる。
【００６３】
そして、回折光学素子２０の上面２０ａに形成した内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１と外周側階段状回折パターン部２０ａ２とは区別ができ、第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ２１への開口制限ができると共に、外周領域はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ専用領域となっている。尚、回折光学素子２０の下面２０ｂに外周側階段状回折パターン部２０ａ２と対応して第２レーザー光Ｌ２のみを遮光するダイクロイック膜を膜付けして第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ２１への開口を制限しても良い。
【００６４】
図１に戻り、対物レンズ２１は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として開口数が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する面２１ａ，２１ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成されているものであるが、この実施例では開口数（ＮＡ）が０．８５でアプラナートな特性、又は、アプラナートに近い特性を持った単玉レンズを用いている。尚、ここで言うアプラナートとは、軸上の球面収差を完全に補正しつつ正弦条件（軸外でコマ収差を発生しない条件）を満足したものである。
【００６５】
また、レンズホルダ１９の外周にはフォーカスコイル２２とトラッキングコイル２３とが一体的に取り付けられ、且つ、レンズホルダ１９の外周に固着させた不図示の複数本のサスペンションワイヤを介してレンズホルダ１９と一体に回折光学素子２０と対物レンズ２１とがＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されている。
【００６６】
尚、後述するＤＶＤ２の場合にも、回折光学素子２０と対物レンズ２１とがレンズホルダ１９と一体となってＤＶＤ２のフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されるものである。
【００６７】
この後、対物レンズ２１で絞り込んだ第１レーザービーム（３ビーム）をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射させて信号面１ｂ上に集光し、第１レーザービームによって信号面１ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００６８】
更にこの後、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂで反射された第１レーザービームによる戻りの第１反射光は、上記とは逆に対物レンズ２１に再入射して、回折光学素子２０，色収差補正素子１８，ダイクロイックプリズム１７，波長板１６，球面収差補正手段１５，第１凸レンズ１４を順に通過して、偏光ビームスプリッタ１３内の偏光性を有する半透過反射誘電体多層膜１３ａで反射されて略９０°方向を転じた後にシリンドリカルレンズ２４を介して第１光検出器２５に集光する。そして、第１光検出器２５でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００６９】
次に、ＤＶＤ２に対応する赤色半導体レーザー３１側について説明すると、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する際に用いた球面収差補正手段１５を用いない光学系になっている。
【００７０】
ここで、ＤＶＤ用集積デバイス３０は、赤色半導体レーザー３１と、赤色半導体レーザー３１の右方に設置した第２光検出器３２とが不図示の半導体基板上に一体化されており、且つ、赤色半導体レーザー３１の上方にホログラム素子３３が設置されている。
【００７１】
尚、この実施例ではＤＶＤ用集積デバイス３０を用いているが、これに限ることなく、図示を省略するが赤色半導体レーザーからの第２レーザー光をビームスプリッタで分離させる構成でも良い。
【００７２】
ここで、赤色半導体レーザー３１から出射した第２レーザー光Ｌ２は直線偏光の発散光束であり、この発散光束がホログラム素子３３を通過する。この後、ホログラム素子３３を通過した第２レーザー光Ｌ２は、互いに対向する屈折面が凸状に形成された第２レンズ（以下、第２凸レンズと記す）３４を通過させる際に、この実施例１では第２凸レンズ３４から発散光束を出射させて、この発散光束を色収差補正素子１８に入射させるようにしている。
【００７３】
この際、図３（ａ）に示したように、赤色半導体レーザー３１の位置が第２凸レンズ３４の焦点位置よりも前方側（第２凸レンズ３４側）に位置している場合には、第２凸レンズ３４から出射される第２レーザー光Ｌ２は発散光束となる。また、図３（ｂ）に示したように、赤色半導体レーザー３１の位置が第２凸レンズ３４の焦点に位置している場合には、第２凸レンズ３４から出射される第２レーザー光Ｌ２は平行光束となる。更に、図３（ｃ）に示したように、赤色半導体レーザー３１の位置が第２凸レンズ３４の焦点よりも後方側に位置している場合には、第２凸レンズ３４から出射される第２レーザー光Ｌ２は収束光束となる。
【００７４】
従って、この実施例１では赤色半導体レーザー３１と第２凸レンズ３４との位置関係を図３（ａ）に示した関係に設定し、第２凸レンズ３４から第２レーザー光Ｌ２の発散光束を出射させている。
【００７５】
この後、第２凸レンズ３４から出射された第２レーザー光Ｌ２の発散光束は位相板３５を透過して円偏光となる。この際、第２レーザー光用の位相板３５は第２レーザー光Ｌ２が透過する時に、その進相軸と遅相軸の間に（λ２）／４の位相差を与えて円偏光に変換するものである。
【００７６】
更に、位相板３５を通った第２レーザー光Ｌ２の発散光束はダイクロイックプリズム１７内の波長選択性を有する半透過反射ダイクロイック膜１７ａで反射されて略９０°光線方向を転じた後、発散光束の状態で色収差補正素子１８に入射され、更に、第２レーザー光Ｌ２に対して回折光学素子２０の外周側階段状回折パターン部２０ａ２により不要光をフレア成分とすることにより、対物レンズ２１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口を制限されると共に、第２レーザー光Ｌ２を回折光学素子２０の上面２０ａの内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１によって球面収差を補正しながら対物レンズ２１に入射させ、対物レンズ２１で絞り込んだ第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させて信号面２ｂ上に集光し、第２レーザービームによってＤＶＤ２の信号面２ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００７７】
更にこの後、ＤＶＤ２の信号面２ｂで反射された第２レーザービームによる戻りの第２反射光は、上記とは逆に対物レンズ２１に再入射し、回折光学素子２０，色収差補正素子１８を経てダイクロイックプリズム１７内の半透過反射ダイクロイック膜１７ａで反射されて略９０°光線方向を転じた後、第２レーザー光用の位相板３５，第２凸レンズ３４を順に通過して、ホログラム素子３３によって回折されて、第２光検出器３２に集光する。そして、第２光検出器３２でＤＶＤ２の信号面２ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００７８】
ここで、実施例１の要部となる色収差補正素子１８及び回折光学素子２０並びに対物レンズ２１による光学系の動作について新たな図４〜図９を用いて説明する。
【００７９】
図４は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合の光路図、
図５は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第１レーザー光を色収差補正素子に平行光束で入射させた時の縦収差図、
図６は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第１レーザー光を色収差補正素子に入射させず、仮に回折光学素子に平行光束で入射させた時の縦収差図、
図７は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、ＤＶＤを記録又は再生する場合の光路図、
図８は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に発散光束で入射させた時の縦収差図、
図９は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に仮に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【００８０】
まず、図４に示した如く、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合には、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した第１レーザー光Ｌ１を第１凸レンズ１４（図１）で平行光束に形成し、この第１レーザー光Ｌ１の平行光束を凹レンズ１８Ａと凸レンズ１８Ｂと凹レンズ１８Ｃとを貼り合わせて形成した色収差補正素子１８に入射させ、この色収差補正素子１８から出射させた第１レーザー光Ｌ１の平行光束を回折光学素子２０の下面２０ｂから入射させて、上面２０ａの内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１と外周領域に形成した外周側階段状回折パターン部２０ａ２とをそのまま透過させ、平行光束のままで対物レンズ２１の面２１ａに入射させている。
【００８１】
そして、対物レンズ２１で絞った第１レーザービームをＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射させてディスク基板厚さが０．１ｍｍの信号面１ｂ上に集光している。
【００８２】
この際、第１レーザー光Ｌ１を色収差補正素子１８に平行光束で入射させているので、図５に示したように、基準波長λ１が４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して球面収差がなく、且つ、基準波長λ１から僅かにズレた４０７ｎｍ又は４０９ｎｍの波長に対して色収差が良好に補正されるので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂ上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【００８３】
上記に対して、第１レーザー光Ｌ１を色収差補正素子１８に入射させず、仮に回折光学素子２０に平行光束で入射させた場合には、図６に示したように、基準波長λ１が４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して球面収差がないものの、基準波長λ１から僅かにズレた４０７ｎｍ又は４０９ｎｍの波長に対して色収差が良好に補正されないので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂ上に良好なスポットが得られず、このことから第１レーザー光Ｌ１に対して色収差補正素子１８を設ける必要性がある。
【００８４】
次に、図７に示した如く、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した第２レーザー光Ｌ２を第２凸レンズ３４（図１）で発散光束に形成し、この第２レーザー光Ｌ２の発散光束を凹レンズ１８Ａと凸レンズ１８Ｂと凹レンズ１８Ｃとを貼り合わせて形成した色収差補正素子１８に入射させ、この色収差補正素子１８から弱く収束した収束光束を出射させている。この後、第２レーザー光Ｌ２の弱い収束光束を回折光学素子２０の下面２０ｂから入射させて、上面２０ａの外周領域に形成した外周側凹凸状回折パターン部２０ａ２で不要光をフレア成分とすることにより、対物レンズ２１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口制限させると共に、内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１で第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差を補正した回折光を対物レンズ２１の面２１ａに入射させている。
【００８５】
そして、対物レンズ２１で絞った第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させてディスク基板厚さが０．６ｍｍの信号面２ｂ上に集光している。
【００８６】
この場合、第２レーザー光Ｌ２を色収差補正素子１８に発散光束で入射させるには、先に図３（ａ）で説明したように、第２凸レンズ３４の焦点よりも前側（第２凸レンズ３４側）に赤色半導体レーザー３１を配置させれば良い。
【００８７】
この際、第２レーザー光Ｌ２を色収差補正素子１８に発散光束で入射させているので、図８に示したように、基準波長λ２が６５０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が良好に補正され、且つ、基準波長λ２から僅かにズレた６４８ｎｍ又は６５２ｎｍの波長に対しても色収差が良好に補正されて、ＤＶＤ２の信号面２ｂ上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【００８８】
上記に対して、先に図３（ｂ）で説明したように第２凸レンズ３４の焦点に赤色半導体レーザー３１を配置し、第２レーザー光Ｌ２を色収差補正素子１８に仮に平行光束で入射させた場合に、色収差補正素子１８は第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１と同じ値（４０８ｎｍ）を設計波長λとして最適化されているために、設計波長λよりもかなり長い６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２は色収差補正素子１８により強い収束光束で出射されるので、図９に示したように、対物レンズ２１において大きなオーバーの球面収差が発生してしまい、これではＤＶＤ２の信号面２ｂ上に良好なスポットが得られない。
【００８９】
上記から、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、第２レーザー光Ｌ２の発散光束が色収差補正素子１８で弱い収束光束となって回折光学素子２０及び対物レンズ２１に入射されるので、第２レーザー光Ｌ２の平行光束を仮に色収差補正素子１８に入射させた場合に生じる強い収束光束にはならずに、回折光学素子２０によってディスク基板厚さの違いによる球面収差を良好に補正し、これによりＤＶＤ２の信号面２ｂ上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【実施例２】
【００９０】
図１０は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置の全体構成を示した図、
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、色収差補正素子を説明するための平面図，断面図である。
【００９１】
図１０に示した本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置１０Ｂは、先に図１を用いて説明した本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置１０Ａの構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必要に応じて適宜説明し、実施例１と異なる構成部材に新たな符号を付して説明する。
【００９２】
図１０に示した如く、本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置１０Ｂでは、実施例１の光ピックアップ装置１０Ａで用いた色収差補正素子１８に代えて、別の形態の色収差補正素子４０を用いている点が異なるものである。
【００９３】
この際、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１は実施例１と同様に第１凸レンズ１４で平行光束に形成され、且つ、赤色半導体レーザー３１から出射した第２レーザー光Ｌ２は実施例１と同様に第２凸レンズ３４で発散光束に形成されているので、実施例２におけるダイクロイックプリズム１７も第１レーザー光Ｌ１の平行光束と第２レーザー光Ｌ２の発散光束とを分離するレーザー光分離手段として機能している。
【００９４】
また、実施例２の光ピックアップ装置１０Ｂに用いられる色収差補正素子４０は、図１１（ａ），（ｂ）に拡大して示した如く、光透過性を有する透明なＢＫ−７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて一体的に形成されており、回折光学素子２０（図１０）と対向する上面（一方の面）４０ａ側で光軸が通る中心点“０”を中心にして同心円状（リング状，輪帯状）の階段状回折パターン部４０ａ１が３段の階段を組みとし、この組みが中心点“０”を中心にして左右対称に階段の向きを外側にし、且つ、各組みの階段のピッチを中心点“０”より外側の内周領域から外周領域に向かって徐々にピッチを狭めながら複数突出形成されていると共に、ダイクロイックプリズム１７（図１０）と対向する下面（他方の面）４０ｂ側は凹状の屈折面として形成されている。
【００９５】
そして、色収差補正素子４０の階段状回折パターン部４０ａ１は、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１と同じ値（４０８ｎｍ）の波長を設計波長λとした際に、各組みの３段の階段の全体の高さｈ３が前記した設計波長λの略３×λ倍で、且つ、基準波長λ２が６５０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して略２×（λ２）倍程度になるように設定されている。
【００９６】
より具体的に説明すると、色収差補正素子４０の設計波長λを４０８ｎｍとしてＢＫ−７で作製したとすると、設計波長λに対するＢＫ−７の屈折率は１．５２９８となるので、階段状回折パターン部４０ａ１中で各組みの３段の階段の全体の高さｈ３は、設計波長λに対して下記の式１により計算できる。
【００９７】
［数１］
ｈ３＝｛０．４０８／（１．５２９８−１）｝×３＝２．３１μｍ……（式１）。
【００９８】
一方、基準波長λ２が６５０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対するＢＫ−７の屈折率は１．５１４５となるので、階段状回折パターン部４０ａ１中で各組みの３段の階段の全体の高さｈ３は、第２レーザー光Ｌ２の基準波長λ２に対して下記の式２により計算できる。
【００９９】
［数２］
ｈ３＝｛０．６５０／（１．５１４５−１）｝×２＝２．５３μｍ……（式２）。
【０１００】
上記した（式１）及び（式２）の計算結果から、階段状回折パターン部４０ａ１中で各組みの３段の階段の全体の高さｈ３を２．３１μｍから２．５３μｍ付近に設定すると、前記設計波長λの略３×λ倍で、且つ、第２レーザー光Ｌの基準波長λ２の略２×（λ２）倍になるように設定できる。
【０１０１】
ここで、実施例２の要部となる色収差補正素子４０及び回折光学素子２０並びに対物レンズ２１による光学系の動作について新たな図１２〜図１６を用いて説明する。
【０１０２】
図１２は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合の光路図、
図１３は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、第１レーザー光を色収差補正素子に平行光束で入射させた時の縦収差図、
図１４は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、ＤＶＤを記録又は再生する場合の光路図、
図１５は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に発散光束で入射させた時の縦収差図、
図１６は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に仮に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【０１０３】
まず、図１２に示した如く、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合には、青色半導体レーザー１１（図１０）から出射した第１レーザー光Ｌ１を第１凸レンズ１４（図１０）で平行光束に形成し、この第１レーザー光Ｌ１の平行光束を色収差補正素子４０の下面４０ｂに形成した凹状の屈折面から入射させて上面４０ａに形成した３段の階段の組みを複数組み有する階段状回折パターン部４０ａ１をそのまま透過させた後に、第１レーザー光Ｌ１の平行光束を回折光学素子２０の下面２０ｂから入射させて、上面２０ａの内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１と外周領域に形成した外周側階段状回折パターン部２０ａ２とをそのまま透過させ、平行光束のままで対物レンズ２１の面２１ａに入射させている。
【０１０４】
そして、対物レンズ２１で絞った第１レーザービームをＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射させてディスク基板厚さが０．１ｍｍの信号面１ｂ上に集光している。
【０１０５】
この際、第１レーザー光Ｌ１を色収差補正素子４０に平行光束で入射させているので、図１３に示したように、基準波長λ１が４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して球面収差がなく、且つ、基準波長λ１から僅かにズレた４０７ｎｍ又は４０９ｎｍの波長に対して色収差が良好に補正されるので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂ上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【０１０６】
次に、図１４に示した如く、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、赤色半導体レーザー３１（図１０）から出射した第２レーザー光Ｌ２を第２凸レンズ３４（図１０）で発散光束に形成し、この第２レーザー光Ｌ２の発散光束を色収差補正素子４０の下面４０ｂに形成した凹状の屈折面から入射させて上面４０ａに形成した３段の階段の組みを複数組み有する階段状回折パターン部４０ａ１で概ね平行にされた回折光を出射させている。この後、第２レーザー光Ｌ２の概ね平行にされた回折光を回折光学素子２０の下面２０ｂから入射させて、上面２０ａの外周領域に形成した外周側凹凸状回折パターン部２０ａ２で不要光をフレア成分とすることにより、対物レンズ２１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口制限させると共に、内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１で第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差を補正した回折光を対物レンズ２１の面２１ａに入射させている。
【０１０７】
そして、対物レンズ２１で絞った第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させてディスク基板厚さが０．６ｍｍの信号面２ｂ上に集光している。
【０１０８】
この場合、第２レーザー光Ｌ２を色収差補正素子４０に発散光束で入射させるには、先に図３（ａ）で説明したように、第２凸レンズ３４の焦点よりも前側（第２凸レンズ３４側）に赤色半導体レーザー３１を配置させれば良い。
【０１０９】
この際、第２レーザー光Ｌ２の発散光束を色収差補正素子４０に入射させているので、図１５に示したように、基準波長λ２が６５０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が良好に補正され、且つ、基準波長λ２から僅かにズレた６４８ｎｍ又は６５２ｎｍの波長に対しても色収差が良好に補正されて、ＤＶＤ２の信号面２ｂ上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【０１１０】
上記に対して、先に図３（ｂ）で説明したように第２凸レンズ３４の焦点に赤色半導体レーザー３１を配置し、第２レーザー光Ｌ２を色収差補正素子４０に仮に平行光束で入射させた場合に、第２レーザー光Ｌ２は色収差補正素子４０により強い収束光束で出射されるので、図１６に示したように、対物レンズ２１において大きなオーバーの球面収差が発生してしまい、これではＤＶＤ２の信号面２ｂ上に良好なスポットが得られない。
【０１１１】
上記から、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、第２レーザー光Ｌ２の発散光束が色収差補正素子４０で概ね平行にされた回折光となって回折光学素子２０及び対物レンズ２１に入射されるので、第２レーザー光Ｌ２の平行光束を仮に色収差補正素子４０に入射させた場合に生じる強い収束光束にはならず、回折光学素子２０によってディスク基板厚さの違いによる球面収差を良好に補正し、これによりＤＶＤ２の信号面２ｂ上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【０１１２】
尚、この実施例２では、色収差補正素子４０の回折面４０ａ１を図１１に示したような３段の階段形状の多段ブレーズで作製しているが、これに限らず、回折面４０ａ１をキノフォームと呼ばれる鋸歯状の連続曲面や、単なる凹凸形状のバイナリータイプなどで作製しても良く、このような場合でも回折面４０ａ１の全体高さｈ３が設計波長λの略３×λ倍で、且つ、第２レーザー光Ｌ２の基準波長λ２の略２×（λ２）倍程度になるように設定すれば良いものである。
【実施例３】
【０１１３】
図１７は本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置の全体構成を示した図、
図１８（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、色収差補正素子を説明するための平面図，断面図である。
【０１１４】
図１７に示した本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置１０Ｃは、先に図１，図１０を用いて説明した本発明に係る実施例１，２の光ピックアップ装置１０Ａ，１０Ｂの構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必要に応じて適宜説明し、実施例１，２と異なる構成部材に新たな符号を付して説明する。
【０１１５】
図１７に示した如く、本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置１０Ｃでは、実施例２の光ピックアップ装置１０Ｂで用いた色収差補正素子４０に代えて、別の形状の色収差補正素子５０を用いている点が異なるものである。
【０１１６】
この際、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１は実施例１と同様に第１凸レンズ１４で平行光束に形成されているものの、後述するように赤色半導体レーザー３１から出射した第２レーザー光Ｌ２は実施例２と異なって第２凸レンズ３４で収束光束に形成されているので、実施例３におけるダイクロイックプリズム１７は第１レーザー光Ｌ１の平行光束と第２レーザー光Ｌ２の収束光束とを分離するレーザー光分離手段として機能している。
【０１１７】
また、実施例３の光ピックアップ装置１０Ｃに用いられる色収差補正素子５０は、図１８（ａ），（ｂ）に拡大して示した如く、光透過性を有する透明なＢＫ−７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて一体的に形成されており、回折光学素子２０（図１０）と対向する上面（一方の面）５０ａ側で光軸が通る中心点“０”を中心にして同心円状（リング状，輪帯状）の階段状回折パターン部５０ａ１が３段の階段を組みとし、この組みが中心点“０”を中心にして左右対称に階段の向きを外側にし、且つ、各組みの階段のピッチを中心点“０”より外側の内周領域から外周領域に向かって徐々にピッチを狭めながら複数突出形成されていると共に、ダイクロイックプリズム１７（図１７）と対向する下面（他方の面）５０ｂ側は凹状の屈折面として形成されている。
【０１１８】
そして、色収差補正素子５０の階段状回折パターン部５０ａ１は、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１と同じ値（４０８ｎｍ）の波長を設計波長λとした際に、各組みの３段の階段の全体の高さｈ２が前記した設計波長λの略２×λ倍で、且つ、基準波長λ２が６５０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して略１×（λ２）倍程度になるように設定されている。
【０１１９】
より具体的に説明すると、色収差補正素子５０の設計波長λを４０８ｎｍとしてＢＫ−７で作製したとすると、設計波長λに対するＢＫ−７の屈折率は１．５２９８となるので、階段状回折パターン部５０ａ１中で各組みの３段の階段の全体の高さｈ２は、設計波長λに対して下記の式３により計算できる。
［数３］
ｈ２＝｛０．４０８／（１．５２９８−１）｝×２＝１．５４μｍ……（式３）。
【０１２０】
一方、基準波長λ２が６５０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対するＢＫ−７の屈折率は１．５１４５となるので、階段状回折パターン部５０ａ１中で各組みの３段の階段の全体の高さｈ２は、第２レーザー光Ｌ２の基準波長λ２に対して下記の式４により計算できる。
【０１２１】
［数４］
ｈ２＝｛０．６５０／（１．５１４５−１）｝×１＝１．２６μｍ……（式４）。
【０１２２】
上記した（式３）及び（式４）の計算結果から、階段状回折パターン部５０ａ１中で各組みの３段の階段の全体の高さｈ２を１．５４μｍから１．２６μｍ付近に設定すると、前記設計波長λの略２×λ倍で、且つ、第２レーザー光Ｌの基準波長λ２の略１×（λ２）倍になるように設定できる。
【０１２３】
ここで、実施例３の要部となる色収差補正素子５０及び回折光学素子２０並びに対物レンズ２１による光学系の動作について新たな図１９〜図２３を用いて説明する。
【０１２４】
図１９は本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合の光路図、
図２０は本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、第１レーザー光を色収差補正素子に平行光束で入射させた時の縦収差図、
図２１は本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、ＤＶＤを記録又は再生する場合の光路図、
図２２は本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に収束光束で入射させた時の縦収差図、
図２３は本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に仮に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【０１２５】
まず、図１９に示した如く、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合には、青色半導体レーザー１１（図１７）から出射した第１レーザー光Ｌ１を第１凸レンズ１４（図１０）で平行光束に形成し、この第１レーザー光Ｌ１の平行光束を色収差補正素子５０の下面５０ｂに形成した凹状の屈折面から入射させて上面５０ａに形成した３段の階段の組みを複数組み有する階段状回折パターン部５０ａ１をそのまま透過させた後に、第１レーザー光Ｌ１の平行光束を回折光学素子２０の下面２０ｂから入射させて、上面２０ａの内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１と外周領域に形成した外周側階段状回折パターン部２０ａ２とをそのまま透過させ、平行光束のままで対物レンズ２１の面２１ａに入射させている。
【０１２６】
そして、対物レンズ２１で絞った第１レーザービームをＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射させてディスク基板厚さが０．１ｍｍの信号面１ｂ上に集光している。
【０１２７】
この際、第１レーザー光Ｌ１を色収差補正素子４０に平行光束で入射させているので、図２０に示したように、基準波長λ１が４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して球面差がなく、且つ、基準波長λ１から僅かにズレた４０７ｎｍ又は４０９ｎｍの波長に対して色収差が良好に補正されるので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂ上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【０１２８】
次に、図２１に示した如く、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、赤色半導体レーザー３１（図１７）から出射した第２レーザー光Ｌ２を実施例２とは異なって第２凸レンズ３４（図１７）で収束光束に形成し、この第２レーザー光Ｌ２の収束光束を色収差補正素子５０の下面５０ｂに形成した凹状の屈折面から入射させて上面５０ａに形成した３段の階段の組みを複数組み有する階段状回折パターン部５０ａ１で概ね平行にされた回折光を出射させている。この後、第２レーザー光Ｌ２の概ね平行にされた回折光を回折光学素子２０の下面２０ｂから入射させて、上面２０ａの外周領域に形成した外周側凹凸状回折パターン部２０ａ２で不要光をフレア成分とすることにより、対物レンズ２１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口制限させると共に、内周側凹凸状回折パターン部２０ａ１で第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差を補正した回折光を対物レンズ２１の面２１ａに入射させている。
【０１２９】
そして、対物レンズ２１で絞った第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させてディスク基板厚さが０．６ｍｍの信号面２ｂ上に集光している。
【０１３０】
この場合、第２レーザー光Ｌ２を色収差補正素子５０に収束光束で入射させるには、先に図３（ｃ）で説明したように、第２凸レンズ３４の焦点よりも後側に赤色半導体レーザー３１を配置させれば良い。
【０１３１】
この際、第２レーザー光Ｌ２の収束光束を色収差補正素子５０に入射させているので、図２２に示したように、基準波長λ２が６５０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が良好に補正され、且つ、基準波長λ２から僅かにズレた６４８ｎｍ又は６５２ｎｍの波長に対しても色収差が良好に補正されて、ＤＶＤ２の信号面２ｂ上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【０１３２】
上記に対して、先に図３（ｂ）で説明したように第２凸レンズ３４の焦点に赤色半導体レーザー３１を配置し、第２レーザー光Ｌ２を色収差補正素子５０に仮に平行光束で入射させた場合に、色収差補正素子５０は第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１と同じ値（４０８ｎｍ）を設計波長λとして最適化されているために、設計波長λよりもかなり長い６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２は色収差補正素子５０により強い発散光束で出射されるので、図２３に示したように、対物レンズ２１において大きなアンダーの球面収差が発生してしまい、これではＤＶＤ２の信号面２ｂ上に良好なスポットが得られない。
【０１３３】
上記から、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、第２レーザー光Ｌ２の収束光束が色収差補正素子５０が概ね平行にされた回折光となって回折光学素子２０及び対物レンズ２１に入射されるので、第２レーザー光Ｌ２の平行光束を仮に色収差補正素子５０に入射させた場合に生じる強い発散光束にはならず、回折光学素子２０によってディスク基板厚さの違いによる球面収差を良好に補正し、これによりＤＶＤ２の信号面２ｂ上に色収差及び球面収差が補正された良好なスポットが得られる。
【０１３４】
尚、この実施例３では、色収差補正素子５０の回折面５０ａ１を図１８に示したような３段の階段形状の多段ブレーズで作製しているが、これに限らず、回折面５０ａ１をキノフォームと呼ばれる鋸歯状の連続曲面や、単なる凹凸形状のバイナリータイプなどで作製しても良く、このような場合でも回折面５０ａ１の全体高さｈ２が設計波長λの略２×λ倍で、且つ、第２レーザー光Ｌ２の基準波長λ２の略１×（λ２）倍程度になるように設定すれば良いものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、回折光学素子を説明するための断面図，Ｘ部拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第２レーザー光源と第２凸レンズとの位置関係により、第２凸レンズからの出射光の状態をそれぞれ説明するための図である。
【図４】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合の光路図である。
【図５】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第１レーザー光を色収差補正素子に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【図６】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第１レーザー光を色収差補正素子に入射させず、仮に回折光学素子に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【図７】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、ＤＶＤを記録又は再生する場合の光路図である。
【図８】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に発散光束で入射させた時の縦収差図である。
【図９】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に仮に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【図１０】本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、色収差補正素子を説明するための平面図，断面図である。
【図１２】本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合の光路図である。
【図１３】本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、第１レーザー光を色収差補正素子に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【図１４】本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、ＤＶＤを記録又は再生する場合の光路図である。
【図１５】本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に発散光束で入射させた時の縦収差図である。
【図１６】本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に仮に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【図１７】本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【図１８】（ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、色収差補正素子を説明するための平面図，断面図である。
【図１９】本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合の光路図である。
【図２０】本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、第１レーザー光を色収差補正素子に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【図２１】本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、ＤＶＤを記録又は再生する場合の光路図である。
【図２２】本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に収束光束で入射させた時の縦収差図である。
【図２３】本発明に係る実施例３の光ピックアップ装置において、第２レーザー光を色収差補正素子に仮に平行光束で入射させた時の縦収差図である。
【図２４】従来例１の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【図２５】従来例２の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【図２６】従来例３の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【図２７】（ａ），（ｂ）は従来例３の光ピックアップ装置において、色収差補正用光学素子を拡大して示した断面図，下面図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１…第１光記録媒体（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）
１ａ…レーザービーム入射面、１ｂ…信号面、
２…第２光記録媒体（ＤＶＤ）、２ａ…レーザービーム入射面、２ｂ…信号面、
５…光ディスク駆動装置、６…スピンドルモータ、７…ターンテーブル、
１０Ａ…実施例１の光ピックアップ装置、
１０Ｂ…実施例２の光ピックアップ装置、
１０Ｃ…実施例３の光ピックアップ装置、
１１…第１レーザー光源（青色半導体レーザー）、
１２…回折格子（グレーティング）、１３…偏光ビームスプリッタ、
１４…第１レンズ（第１凸レンズ）、
１５…球面収差補正手段、
１５Ａ…凹レンズ、１５Ｂ…凸レンズ、１５Ｃ…アクチュエータ、
１６…波長板、１７…レーザー光分離手段（ダイクロイックプリズム）、
１８…実施例１の色収差補正素子、
１８Ａ…凹レンズ、１８Ｂ…凸レンズ、１８Ｃ…凹レンズ、
１９…レンズホルダ、２０…回折光学素子、２０ａ…上面、
２０ａ１…内周側凹凸状回折パターン部、２０ａ２…外周側階段状回折パターン部、
２０ｂ…下面、
２１…対物レンズ、２１ａ，２１ｂ…面、
２２…フォーカスコイル、２３…トラッキングコイル、
２４…シリンドリカルレンズ、２５…第１光検出器、
３０…ＤＶＤ用集積デバイス、３１…第２レーザー光源（赤色半導体レーザー）、
３２…第２光検出器、３３…ホログラム素子、
３４…第２レンズ（第２凸レンズ）、
４０…実施例２の色収差補正素子、
４０ａ…上面、４０ａ１…３段の階段状回折パターン部、４０ｂ…下面、
５０…実施例３の色収差補正素子、
５０ａ…上面、５０ａ１…３段の階段状回折パターン部、５０ｂ…下面、
Ｌ１，Ｌ２…第１，第２レーザー光、
λ１，λ２…第１，第２レーザー光の各基準波長、
λ…設計波長、
ｔ１，ｔ２…第１，第２光記録媒体の基板厚さ、
ｈ２……３段の階段状回折パターン部５０ａ１の全体高さ、
ｈ３……３段の階段状回折パターン部４０ａ１の全体高さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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